RU2726081C1 - Устройство передачи информации из скважины - Google Patents
Устройство передачи информации из скважины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726081C1 RU2726081C1 RU2020110550A RU2020110550A RU2726081C1 RU 2726081 C1 RU2726081 C1 RU 2726081C1 RU 2020110550 A RU2020110550 A RU 2020110550A RU 2020110550 A RU2020110550 A RU 2020110550A RU 2726081 C1 RU2726081 C1 RU 2726081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe string
- well
- receiving
- current source
- column
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области каротажа в процессе бурения скважин и предназначено для передачи информации из забойной части скважины на поверхность по беспроводному каналу связи. Техническим результатом является повышение уровня, достоверности и скорости передачи сигнала. Предложено устройство для передачи информации из скважины, содержащее источник электрического переменного тока, подсоединенный к верхней и нижней частям колонны труб, разделенных диэлектрической вставкой, и наземную приемо-преобразовательную аппаратуру, включающую регистратор напряжения. Причем источник тока снабжен блоком модуляции, а приемо-преобразовательная аппаратура содержит наземную приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного в колонне труб полого цилиндра, высота которого значительно превышает его толщину. При этом на наружную поверхность труб, образующих колонну, нанесено покрытие из магнитомягкого ферромагнитного материала.
Description
Изобретение относится к области каротажа в процессе бурения скважин и предназначено для передачи информации из забойной части скважины на поверхность по беспроводному каналу связи.
Известно устройство приема/передачи геофизической информации во время бурения по беспроводному электромагнитному каналу связи с забоя на дневную поверхность, предусматривающее модуляцию напряжения генерирующего сигнала на дневной поверхности путем подключения полюсов наземного генератора соответственно к колонне бурильных труб и удаленной точке от устья скважины, электрический диполь на забое осуществляющий прием сигнала наземного генератора, выделяющий тактовую частоту наземного генератора и синхронно с ней коммутирующий электрический диполь на забое, при этом, на устье скважины измеряют ток генерации путем выделения пульсаций с помощью синхронного детектирования (Патент РФ на изобретение № 2273732, МПК E21B 47/12, опубл. 10.04.2006).
Применение наземного генератора с удаленным заземлением является положительным фактором, однако такой способ требует значительной мощности генератора для получения удовлетворительного качества полезного сигнала, наличие устройства синхронизации, предполагает использование постоянного тока, при котором полезным сигналом служит изменение слабых токов из-за высокого омического сопротивления цепи (колонна стальных труб-земля).
Известно устройство, предназначенное для передачи информации магнитным потоком высокой частоты по колонне бурильных труб, по всей длине которой диаметрально противоположно вмонтирован замкнутый магнитопровод из магнитомягкого материала, на торцах которого размешены передающая и приемная катушки (Авторское свидетельство СССР № 608051, МПК G01D 5/12, опубл. 25.05.1978).
Данное устройство, в своей основе, при заявленном диапазоне рабочих частот, представляет собой высокочастотный трансформатор с П-образным сердечником (магнитопроводом) из магнитомягкого материала, впрессованного диаметрально противоположно вдоль колонны труб.
Применение предложенного технического решения на практике чрезвычайно проблематично:
- Буровая колонна состоит из отдельных труб, свинчиваемых между собой с помощью резьбы. Совместить магнитопроводы из-за неопределенности точек начала захода резьбы практически невозможно, по крайней мере, на месте проведения работ.
- Магнитопровод трансформатора, во-первых, меняющейся длины, а, следовательно, своей характеристики, по мере углубления скважины, во-вторых, имеющий общую протяженность до 10 км. (при глубине скважины 5 км.) требует мощного источника сигнала.
- Даже в низкочастотных трансформаторах применяются сердечники из набора тонких, изолированных друг от друга пластин. Впрессовать такой пакет в пазы трубы, притом электрически изолировать его от трубы, весьма непростая задача.
- Буровая труба имеет стенку от 5 -12 мм. Пазы для магнитопровода существенно снижают прочность трубы.
Известно устройство передачи информации из скважины по электрическому каналу связи, выбранное в качестве прототипа, предусматривающее возбуждение электрического тока в колонне металлических труб в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и регистрацию на поверхности изменения напряжения, вызванного пульсацией тока в трубе, возбуждаемого при помощи переменной ЭДС, приложенной к диэлектрической вставке (Патент РФ на изобретение № 2528771, МПК E21B 47/12, E21B 47/13, G01V 3/24).
Использование переменного тока вместо постоянного способно повысить качество полезного сигнала и скорость передачи данных. Однако, предложенный способ требует размещения генератора на забойном участке, причем довольно мощного, поскольку прием сигнала осуществляется индукционной катушкой на устье скважины на удалении до 5-6 км. с использованием труб из легированной стали в качестве магнитопровода, причем довольно магнитожесткого, что практически делает данное решение нереализуемым практически.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение реальной возможности его использования, повышение уровня и достоверности полезного сигнала при равных энергетических затратах, повышение антикоррзионной стойкости устройства.
Указанная задача решается тем, что на наружную поверхность труб, образующих колонну, нанесено покрытие из магнитомягкого ферромагнитного материала, например, углеродных волокон с введенными в их состав ферромагнитными материалами (Co, Ni, Fe), или плазмонапыленные ферритовые покрытия, или осажденные способом электрофореза. Все три технологии известны и используются в промышленности. При этом длина ферромагнитного участка равна длине колонны труб.
Заявляется устройство для реализации способа, содержащее источник электрического тока, пропускаемого по колонне труб, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и наземную приемо-преобразовательную аппаратуру, включающую регистратор напряжения, причем источник переменного тока установлен в скважине, подсоединен к верхней и нижней частям трубы, разделенной диэлектрической вставкой, и снабжен блоком модуляции, а приемо-преобразовательная аппаратура содержит наземную приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного колонне труб полого цилиндра, высота которого значительно превышает его толщину, при этом приемных катушек может быть несколько штук, установленных друг над другом и снабженных полосовыми усилителями, выходы которых суммируются на входе регистратора напряжения, а на внешнюю (наружную) поверхность труб, образующих колонну, нанесено покрытие их магнитомягкого ферромагнитного материала.
На чертеже представлена блок-схема устройства.
Колонна труб 1 разделена диэлектрической вставкой 2, к верхней и нижней частям которых присоединен источник переменного тока 3 с блоком модуляции и подачи тока 4 в колонну 1. В верхней части колонны 1 может быть расположены одна или несколько установленных друг над другом наземных цилиндрических приемных катушек 5 с полосовыми усилителями сигнала 6, поступающего на регистратор напряжения 7. Магнитопровод 8 приемной катушки 5 выполнен в виде цилиндра. На наружную поверхность труб 1, образующих колонну, нанесено покрытие 9 из магнитомягкого ферромагнитного материала.
На забое бурящейся скважины с помощью источника переменного тока 3 с блоком модуляции и подачи тока 4 в колонну труб 1, разделенных диэлектрической вставкой 2, в скважину по трубе 1 подают модулированный информативным (полезным) сигналом ток, который, проходя по колонне 1, генерирует коаксиальное колонне 1 электромагнитное поле, которое создает переменный магнитный поток электромагнитной индукции, пронизывающий витки приемной цилиндрической катушки 5 на устье скважины, и, соответственно, переменную ЭДС на зажимах этой катушки 5. На внешнюю поверхность труб 1 нанесено покрытие из магнитомягкого ферромагнитного материала.
Модулированная полезным сигналом переменная ЭДС, создаваемая генератором, подключенным к верхней и нижней частям колонны труб 1 , разделенных вблизи забойного участка диэлектрической вставкой 2, образует переменное магнитное поле вокруг колонны труб 1, возбуждающее в наземной приемной катушке 5 ЭДС индукции, изменяющуюся под воздействием модулирующего полезного сигнала, позволяя приемной аппаратуре преобразовать принятый сигнал в удобный оператору вид. Нанесенное покрытие магнитомягкого ферромагнитного материала 9 на внешнюю поверхность труб 1, образующих колонну, изготавливаемых из магнито жёсткого материала, существенно усиливает магнитный поток вокруг колонны труб 1, являющихся проводником, что повышает ЭДС индукции в приемной катушке 5, и соответственно усиливает уровень полезного сигнала.
Ферромагнитные материалы, которые, обладая большой магнитной проницаемостью, усиливают магнитный поток, позволяют повысить уровень полезного сигнала и увеличить несущую частоту передатчика, что обеспечивает более высокую скорость передачи сигнала, а так же достоверность информации за счет появления возможности использования частотной модуляции. Нанесение покрытия магнитомягкого ферромагнитного материала 9 на колонну труб 1 не представляет технической сложности в современных условиях.
Также покрытие магнитомягкого ферромагнитного материала 9 выполняет антикоррозийную функцию.
Claims (1)
- Устройство для передачи информации из скважины, содержащее источник электрического переменного тока, подсоединенный к верхней и нижней частям колонны труб, разделенных диэлектрической вставкой, и наземную приемо-преобразовательную аппаратуру, включающую регистратор напряжения, причем источник тока снабжен блоком модуляции, а приемо-преобразовательная аппаратура содержит наземную приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного в колонне труб полого цилиндра, высота которого значительно превышает его толщину, при этом приемных катушек может быть несколько штук, установленных друг над другом и снабженных полосовыми усилителями, выходы которых суммируются на входе регистратора напряжения, отличающееся тем, что на наружную поверхность труб, образующих колонну, нанесено покрытие из магнитомягкого ферромагнитного материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020110550A RU2726081C1 (ru) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Устройство передачи информации из скважины |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020110550A RU2726081C1 (ru) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Устройство передачи информации из скважины |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726081C1 true RU2726081C1 (ru) | 2020-07-09 |
Family
ID=71510176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020110550A RU2726081C1 (ru) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Устройство передачи информации из скважины |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726081C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608051A1 (ru) * | 1975-06-12 | 1978-05-25 | Akhrarov Madkhat T | Лини св зи |
| US4839644A (en) * | 1987-06-10 | 1989-06-13 | Schlumberger Technology Corp. | System and method for communicating signals in a cased borehole having tubing |
| RU2279542C2 (ru) * | 2004-08-12 | 2006-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Устройство для передачи забойной информации |
| RU2290508C1 (ru) * | 2005-05-17 | 2006-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО" | Устройство для приема скважинной информации |
| RU2475644C1 (ru) * | 2011-07-15 | 2013-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Способ передачи и приема информации с забоя скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи по породе с использованием сквид-магнитометра |
| RU2528771C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
-
2020
- 2020-03-13 RU RU2020110550A patent/RU2726081C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608051A1 (ru) * | 1975-06-12 | 1978-05-25 | Akhrarov Madkhat T | Лини св зи |
| US4839644A (en) * | 1987-06-10 | 1989-06-13 | Schlumberger Technology Corp. | System and method for communicating signals in a cased borehole having tubing |
| RU2279542C2 (ru) * | 2004-08-12 | 2006-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Устройство для передачи забойной информации |
| RU2290508C1 (ru) * | 2005-05-17 | 2006-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО" | Устройство для приема скважинной информации |
| RU2475644C1 (ru) * | 2011-07-15 | 2013-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Способ передачи и приема информации с забоя скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи по породе с использованием сквид-магнитометра |
| RU2528771C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6445307B1 (en) | Drill string telemetry | |
| RU2473160C2 (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии | |
| US8756017B2 (en) | Method for detecting formation resistivity outside of metal casing using time-domain electromagnetic pulse in well | |
| CA2805276C (en) | Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by axial rf coupler | |
| EP2514915A1 (en) | Downhole time-domain pulsed electromagnetic method for detecting resistivity of stratum outside metal cased pipe | |
| CN1035361A (zh) | 用相位相干电磁装置探测长形垂直或水平电导体的方法 | |
| US8669765B2 (en) | Estimating a parameter of interest with transverse receiver toroid | |
| CN102147484B (zh) | 一种井中大功率电磁脉冲发射装置 | |
| US20010038287A1 (en) | Logging tool for measurement of resistivity through casing using metallic transparencies and magnetic lensing | |
| US8547103B2 (en) | Multiple depths of investigation using two transmitters | |
| CA1130862A (en) | Well logging method and equipment with a dual focusing-electrode system and/or a coil system | |
| US9004171B2 (en) | System for heating a hydrocarbon resource in a subterranean formation including a magnetic amplifier and related methods | |
| CN105874163B (zh) | 钻井辅助系统 | |
| RU2726081C1 (ru) | Устройство передачи информации из скважины | |
| CN103547944A (zh) | 地质建造的检测系统 | |
| CN110767979A (zh) | 一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波发射天线 | |
| CA2869312C (en) | System for heating a hydrocarbon resource in a subterranean formation including a transformer and related methods | |
| CN110208864A (zh) | 一种地下金属探测系统及其探测方法 | |
| RU2528771C2 (ru) | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления | |
| RU2084929C1 (ru) | Способ геоэлектроразведки | |
| US9091776B2 (en) | Subterranean mapping system including electrically conductive element and related methods | |
| US11483952B2 (en) | Broadband wireline cable | |
| RU2279542C2 (ru) | Устройство для передачи забойной информации | |
| JP2008132880A (ja) | 埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法および埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置 | |
| RU2668650C1 (ru) | Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин |